普通高校應用型食品專業(yè)有機化學實驗教學改革與實踐

殷立穎 劉玉偉 張軒 吳修利(長春大學食品科學與工程學院，吉林 長春 130012)

0 引言

我校食品專業(yè)成立于2003年，由起初的食品科學與工程專業(yè)發(fā)展到現在食品科學與工程和食品安全與檢驗兩個專業(yè)，并在2017年均獲批轉型為應用型專業(yè)，這就要求我校培養(yǎng)出適應社會需求的具有實踐能力、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的應用人才。為此，我院從培養(yǎng)方案到教學大綱和教學內容均做了適當調整，提高了實踐教學的地位，增加了實踐教學比重，展開一系列教學改革和探索活動。有機化學實驗是食品專業(yè)的專業(yè)基礎必修課，開設在大一學年第二個學期，此前開設無機及分析化學實驗，此后開設食品類專業(yè)課實驗，在整個課程體系中既起到基石作用又具有承上啟下的關鍵作用。為了適應轉型和人才培養(yǎng)要求，我院結合實際情況，對有機化學實驗教學采取了一系列改革措施，初見成效。

1 原食品專業(yè)有機化學實驗教學中存在的問題

(1) “重理論，輕實踐”現象普遍存在。有機化學實驗作為一門考查課，相對于考試課，對于部分教師和學生而言，理應花費少量精力和時間。這就導致了教師對實驗教學投入的精力有限，同時對學生實驗學習要求不嚴；因學生對課程重視度不足，自然學習主動性和積極性不強，這就導致了其實驗學習活動敷衍了事：實驗課前預習環(huán)節(jié)照抄書本、課中實驗過程“按方抓藥”、課后實驗報告?zhèn)€人感悟不深。從接受高等教育的過程看，大一階段屬于從中學應試教育向大學全面培養(yǎng)人才教育過渡的階段，這個階段將影響到大學生學業(yè)的成功與否。食品專業(yè)是以實踐為基礎的學科，若忽視了實踐的重要地位，將注定學業(yè)失敗[1]。

(2)實驗教學內容老化，部分實驗原料和試劑污染性較大。有機化學實驗安全教育，長期以來受實驗學時的限制，只能在課上做簡明扼要的介紹，主要依靠學生自行閱讀和學習有機化學實驗室規(guī)則和有機化學實驗室安全知識等，但由于學生學習積極性、主動性不足，此部分教學內容往往無法得到有效落實；傳統(tǒng)的高校有機化學實驗內容對不同專業(yè)具有普適性，卻無法針對食品專業(yè)人才培養(yǎng)特色提供最適合的實驗項目，如經典項目乙酰苯胺的制備，所用試劑苯胺具有致癌性，與綠色化學相沖突，并且與食品專業(yè)緊密程度不足，不利于加強學生對專業(yè)的認識，也不易引起學生的學習興趣和調動學生學習積極性，因此改革實驗內容勢在必行。

(3)教學模式單一。傳統(tǒng)的有機化學實驗教學采用教師與學生面對面地講解、傳授教學內容，學生兩人一組，利用實驗室現有的實驗儀器和藥品，按照既定實驗內容和實驗步驟進行實驗。這種線下教學模式，必然受實驗計劃學時數、實驗場地、實驗儀器及藥品的種類和數量等因素制約。比如，極其重要的有機基本操作—蒸餾裝置的搭建，教師講授時必然在課堂上親自演示整個搭建過程，占用一定上課時間，從而縮短了學生親自動手動腦實驗時間。

(4)考核方式單一。原有的有機化學實驗考核主要考察學生預課前的習報告和實驗之后完成的實驗報告，但報告內容主體都是來自實驗教材，無法作為評價學生實驗水平真實、準確的評價標準。實驗操作技能雖然是實驗能力的重要考察指標，但受到實驗學時數的限制，卻很難有充足的時間對所有學生逐一考核。

2 有機化學實驗教學改革和探索

2.1 加強主講實驗教師力量，同時糾正學生思想認識上的不足

(1)搭建高素質的實驗教師梯隊。實驗教師是保證實驗教學效果的關鍵因素。以對專業(yè)深度理解、教學極其嚴謹的教授、督導教師帶隊，加上對學生滿懷責任心，對教學擁有深度熱情的實驗教師和助理實驗教師，共同承擔有機化學實驗課。這樣的教師隊伍不僅掌握有機化學學科前沿知識，而且具有高水平實驗技能，實現了構建理論運用與實踐能力相互促進的實驗教學體系[2]。

(2)針對學生對有機化學實驗思想認識的不足，結合專業(yè)特點予以糾正。對于大一新生，還無法真正理解自己所學食品專業(yè)是以化學學科為基礎這一事實，加上一部分學生對化學學習存在為難情緒，所以實驗教學過程中如果單純地教授化學知識，很難帶動學生學習積極性。為此，實驗教學團隊對實驗教學內容進行適當調整，在借鑒經典有機化學實驗內容的前提下，對實驗項目內容進行適當調整及拓展，使之與食品學科緊密結合，讓學生認識到有機化學實驗不是無關緊要的學科，而是與所學專業(yè)實實在在緊密聯系在一起的，激發(fā)學生學習本門課的興趣，調動學生學習的積極性[3]。

2.2 創(chuàng)新設計實驗教學內容

(1)增設有機化學實驗安全教育模塊。有機化學實驗所用的化學試劑很多都是易燃的，而且基本每個實驗項目都包括加熱的反應裝置，一旦操作不當就有爆炸的危險。近年來化學實驗室安全事故頻發(fā)，追其根源是師生的實驗安全意識不夠，實驗安全知識不足。食品專業(yè)是實踐性很強的專業(yè)，在校期間，學生需要在實驗室展開諸多實踐類課程，就業(yè)后如果從事生產、研發(fā)、質檢等崗位，依然離不開實驗室，因而對大一新生展開系統(tǒng)的實驗室安全教育是非常必要的且意義深遠。具體做法是在第二學期期初進行2學時實驗室安全知識教育，課后一個月內安排3次筆試考核，通過一次即為合格?？己撕细裾呖梢赃M行本學期有機化學實驗課學習；考核不合格的學生，本門有機化學實驗課則需要重修。此法試行兩年來，通過三次考核機會，全部學生均可通過考核。此法提高了學生的實驗安全意識，為今后安全從事實踐學習及科研、工作等打下了良好基礎。

(2)更新實驗項目，創(chuàng)建由基礎到專業(yè)，由簡單到綜合的遞進式教學體系。適當減少基礎性實驗學時，避免實驗方法重復，增加綜合性實驗內容?；A性實驗可以培養(yǎng)學生基本操作技能，掌握基本實驗方法；綜合實驗可以鍛煉學生運用已學知識、技能分析并解決實際問題，并在解決問題的過程中，拓展思維、激發(fā)靈感，實現創(chuàng)新。本著綠色化學的思想，乙酰苯胺的制備和熔點的測定項目因試劑苯胺具有致癌性，在更新實驗內容過程中被天然產物的提取實驗(茶葉中咖啡因/茶多酚的提取及測定)所替代。創(chuàng)新性綜合實驗項目來源于我院教師的科研項目、學科競賽項目、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等，此類實驗項目并不夠經典和成熟，都有可探討和可創(chuàng)新的空間，學生需要參考已有資料，查閱文獻，研究比較實驗方法，選擇適當的試劑和反應條件展開實驗，并對實驗結果進行分析處理。如水溶性N-琥珀?；鶜ぞ厶堑闹苽鋵嶒灒搫?chuàng)新性綜合實驗來源于教師科研項目，包含的實驗內容豐富，包括：合成反應、分離、提純、性質測定。需要掌握的基本知識和操作有溶解度、酰化反應、回流、減壓過濾、重結晶等。在復雜的合成反應中，每個學生所得產品的產率和質量都會因實驗技能、實驗條件的設置而不同，在查閱文獻和對實驗結果進行析評價的過程中，學生的思維能力，綜合實驗能力都將得到培養(yǎng)和提高[4-5]。

2.3 采用多樣化教學模式

(1)實驗教學與科學研究緊密結合。積極鼓勵大一新生在入學的第一個學期就參加大學生基礎創(chuàng)新實踐活動和化學教師的科研計劃當中，經導師的指導，學長的幫帶，在科學研究務實、求真、嚴謹的氛圍熏陶下，新生的實驗態(tài)度、實踐能力、創(chuàng)新能力迅速發(fā)展。在第二學期的有機化學實驗教學活動中，受益于科研的新生不但自身學習效果優(yōu)益還可以幫扶他人；其他同學也很會受到感染，使全體學生都能在實驗教學活動中積極探索，從而形成積極向上的良好學風。

(2)應用虛擬仿真實驗系統(tǒng)。虛擬仿真實驗系統(tǒng)是綜合應用多種互聯網信息技術如增強現實技(Aug-mented reality)、大數據云儲存分析、數字化智能人機交互、等來進行實驗教學內容的整合，以便增強實驗課堂教學的參與度、互動性和吸引力，進而提高實驗教學的質量和水平[5]。我院虛擬仿真實驗室始建于2018年，是學校投入專項資金240萬元重點建設的教學項目。在有機化學實驗教學活動中，實行虛擬仿真實驗平臺線上教學與線下教學有機結合的方式。虛擬平臺可以為學生提供具最為逼真的實驗室場景、儀器、藥品等。在預習環(huán)節(jié)，基本操作單元總是因為學生手頭沒有直觀的儀器而無法達到理想的預習效果，導致教師不得不花費長時間用于講解和演示；基于虛擬平臺，學生可以進入對應實驗項目，在虛擬環(huán)境中親手操作各儀器，因視覺效果直觀，故而學生通過線上預習便能深刻理解和記憶，實現有效預習，同時為線下教學活動的時間分配提供了可行性，教師可以簡化講解基本操作單元，把更多時間留給學生操動手作。

3 采用多元化考核方式

考核結果雖然未必是檢驗教學效果和學習效果的準確標準，但考核卻是促使學生積極學習的一個動力因素，所以有必要建立全面準確的考核體系。考慮到既要重視過程控制，又要兼顧結果，因而我們把考核環(huán)節(jié)分為以下三部分：實驗過程40%，實驗操作30%，實驗報告30%。

4 結語

經過近三年的實驗教學改革實踐，現有的有機化學實驗教學體系激發(fā)了學生對本門實驗課的濃厚興趣，培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的邏輯思維能力和動手實踐能力及創(chuàng)新能力，為應用型人才培養(yǎng)奠定了堅實基礎。